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戴闻|磁性石墨烯笔记记录

  • 来源:戴闻科学网博客
  • 阅读量:928
  • 时间:2019-03-18 18:53:58

 

Magnetic Graphene

新制备的石墨烯片是本征无磁的,然而通过掺杂磁性杂质可以使石墨烯具有铁磁性。不过,掺杂可能破坏石墨烯原本所具有的优异的电子特性。现在,来自加州大学河畔分校的Jing Shi等已经找到了一条磁化单层石墨烯的替代路径:令石墨烯紧贴在一块磁性绝缘体上。实验者展示,这一方法可使石墨烯成为铁磁体,而同时保持了它原有的高的电子迁移率。

就石墨烯这样的薄膜而言,其磁性可以通过与一块铁磁体贴近而被感应。然而如果后者也是金属,它将短路石墨烯,分流的结果使石墨烯中几乎没有电流流过。为了避免这个问题,Jing Shi等选用了一块绝缘的铁磁性衬底(材料是钇铁石榴石,YIG),并将单层石墨烯片贴在衬底上。实验确认,衬底起到了磁化石墨烯的作用,同时保持了石墨烯的电子特性不变。

为了探测石墨烯的磁性状态,研究组也完成了霍尔效应测量。实验中,在外加磁场的条件下,令电流通过“石墨烯-YIG”组合,测量表面上感应的横向电压(见图,其中黄色斑块是霍尔效应测量电极)。事实上,霍尔效应产生在任何导电材料中。但这一次观察到的行为表明,“石墨烯- YIG”组合具有反常霍尔效应,它正是铁磁体霍尔效应的特征。测量表明,石墨烯中感应的铁磁态来源于其中的电子自旋极化,而自旋极化是“石墨烯- YIG”组合中不同状态电子耦合的结果。JingShi等也观察到,上述耦合增强了石墨烯中原本较低的自旋-轨道耦合。正是这种低耦合,可以允许在石墨烯中产生非寻常的拓扑物理。